A light buoy is equipped with lighting functions and navigation signs. Its shape and colors indicate the route to vessels sailing nearby in the daytime, with its lights providing this information at night. It also plays a role in notifying the presence of obstacles such as reefs and shallows. When a light buoy operates in the ocean, the visibility and angle of light from the lantern installed on the buoy changes, which may cause them to function improperly. Therefore, it is necessary for the buoy to have stable and minimal motions under given environmental conditions, mainly waves. In this study, motion analyses for a newly developed lightweight light-buoy in waves were performed to predict the motion performance and determine the effect of the developed appendages for improving the motion performance. First, free decay tests, including benchmark cases, were performed using computational fluid dynamics (CFD) to estimate the viscous damping coefficients, which could not be obtained using potential-based simulations. A comparison was made of the results from potential-based simulations with and without considering viscous damping coefficients, which were estimated using CFD. It was confirmed that the pitch and heave motions of the buoy became smaller when the developed appendages were adopted.
In this paper, image processing technique that reduces video images of buoy motion to yield time series of image coordinates of buoy objects will be investigated. The buoy motion images are noisy due to time-varying brightness as well as non-uniform background illumination. The occurrence of boats, wakes, and wind-induced white caps interferes significantly in recognition of buoy objects. Thus, semi-automated procedures consisting of object recognition and image measurement aspects will be conducted. These offer more satisfactory results than a manual process. Spectral analysis shows that the image coordinates of buoy objects represent wave motion well, indicating its usefulness in the analysis of wave characteristics.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.52
no.1
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pp.17-23
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2016
This study investigates the development of an automatic lightening buoy that can indicate an aquaculture cage at night or in rough weather. The energy for the light is generated by the linear motion of a magnet along with a coil inside the buoy as the waves cause the buoy to oscillate up and down. The principle of the magnet motion is different between the magnet and body of the buoy because the movement of the latter is dependent on the surface wave, while the former is affected by the damper. To obtain a quantitative performance of the buoy, the voltage as well as up and down motion produced by several waves were measured in the wave tank. A shorter wave period, i.e., faster motion, of the magnet produced a brighter light. It is expected that this study can aid in deciding the optimum design of a buoy capable of producing a bright light at any aquaculture site affected by sea or fresh water waves.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.18
no.2
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pp.311-317
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2014
Buoy has different motion characteristics depends on the sea weather situations. The motion characteristics has an impact on antenna, solar power generation system and etc. installed within a buoy. Therefore, it is important to analyse motion characteristics for management and analyse the buoy conditions. This paper's Buoy motion monitoring system uses gyro sensor to detect motions of a light buoy, and the measured data transfers to the PC on the shore using signal processing algorithm. The aim of this research is to develop monitoring and management mechanism of a buoy by applying motion monitoring system. In this paper, the operation characteristic of movement monitoring system is verified through experiment. Further, in this paper, it can apply such as real-time visibility into the status of the buoy or many ocean facility's motion estimation of the future.
Kim, Jeong-Rok;Hyeon, Jong-Wu;Koh, Hyeok-Jun;Kweon, Hyuck-Min;Cho, Il-Hyoung
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.29
no.2
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pp.191-198
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2015
In this study, we proposed a new type of dual-buoy wave energy converter (WEC) exploiting multi-resonance and analyzed the experimental results from a model test in a 2-D wave flume. A dual-buoy WEC using multi-resonance has two advantages: high efficiency at the resonant frequencies and the potential to extend the frequency range available to extract wave power from the WEC. The suggested WEC was composed of an outer buoy and an inner buoy sliding vertically inside the outer buoy. As the power take-off device, a linear electric generator (LEG) consisting of permanent magnets and coils fixed at each buoy was adopted. Electricity was produced by the relative heave motion between the two buoys. To search for the optimal shape of a dual-buoy WEC, we conducted experiments on the heave motion of a two-body system in regular waves without an LEG installed. Model tests with six combinations of experimental models were conducted in order to find the motion characteristics of a dual-buoy WEC. It was found that model 2, which included a ring-shaped appendage to move the resonant frequency of the outer buoy toward a high value, showed a higher relative heave response amplitude operator (RAO) curve than model 1. In addition, the double-peak shape of the heave RAO curve shown for model 2 indicated the extension of the frequency range for extracting wave power in irregular waves.
Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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v.23
no.3
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pp.1-9
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1986
Herein the dynamic response of an axisymmetric buoy to regular wave is studied within linear potential theory. The buoy has a particular geometry so that it should experience minimum wave-exiting force on the vertical direction at a precribed wave number in water of finite depth. Invoking the Green's theorem a velocity potential is generated by distributing pulsating sources and doublets on the immersed surface of the buoy at its mean position. Hydrodynamic forces and moments are obtained approximately by summation of the products of linear pressure and directional mesh area over the immersed surface. Model tests are carried out to measure the wave-exciting forces, hydrodynamic forces and motion responses. The experimental results in general agree fairly well with the numerical ones. From the analytical and experimental works it is found that the pitching motion and its coupling effect affect significantly the motion characteristics of the freely-floating axisymmetric buoy in regular waves.
A series of coupled time domain simulations considering stochastic waves and wind based on five 1-h time-domain analyses are performed in normal operating conditions. Power performance and tower base Fore-Aft bending moment and pitching motion response of the floating spar-buoy wind turbine with 2 MW direct-drive PMSG have been analyzed by using HAWC2 that account for aero-hydro-servo-elastic time domain simulations. When the floating spar-buoy wind turbine is tilted in the wind direction, maximum of platform pitching motion is close to $4^{\circ}$. Statistical characteristics of tower base Fore-Aft bending moment of floating spar-buoy wind turbine are compared to that of land-based wind turbine. Maximum of tower base Fore-Aft bending moment of floating spar-buoy wind turbine and land-based wind is 94,448 kNm, 40,560 kNm respectively. This results is due to changes in blade pitch angle resulting from relative motion between wave and movement of the floating spar-buoy wind turbine.
In this paper, the Finite-Analytic Navier-Stokes (FANS) code is coupled with an in-house finite-element code to study the dynamic interaction between a floating buoy and its mooring system. Hydrodynamic loads on the buoy are predicted with the FANS module, in which Large Eddy Simulation (LES) is used as the turbulence model. The mooring lines are modeled based on a slender body theory. Their dynamic responses are simulated with a nonlinear finite element module, MOORING3D. The two modules are coupled by transferring the forces and displacements of the buoy and its mooring system at their connections through an interface module. A free-decay model test was used to calibrate the coupled method. In addition, to investigate the capability of the present coupled method, numerical simulations of two degree-of-freedom vortex-induced motion of a CALM buoy in uniform currents were performed. With the study it can be verified that accurate predictions of the motion responses and tension responses of the CALM buoy system can be made with the coupling CFD-FEM method.
Kwon, Yong-Ju;Nam, Bo Woo;Kim, Nam Woo;Won, Young-Uk;Park, In-Bo;Kim, Sea-Moon
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.33
no.3
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pp.214-221
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2019
A series of model tests was performed to evaluate the survivability of an articulated tower-type buoy structure under harsh environmental conditions. The buoy structure consisted of three long pipes, a buoyancy module, and top equipment. The scale model was made of acrylic pipe and plastic with a scale ratio of 1/22. The experiments were carried out at the ocean engineering basin of KRISO. The performance of the buoy structure was investigated under waves only and under combined environmental conditions from sea state (SS) 5 to 7. A nonlinear time-domain numerical simulation was conducted using the mooring analysis program OrcaFlex. The survivability of the buoy was analyzed based on three factors: the pitch motion, submergence of the top structure, and anchor reaction force. The model test results were directly compared to the results of numerical simulations. The effects of the sea state and combined environment on the performance of the buoy structure were investigated.
Latching control was applied to a Wave Energy Converter (WEC) buoy with direct linear electric Power Take-Off (PTO) systems oscillating in heave direction in waves. The equation of the motion of the WEC buoy in the time-domain is characterized by the wave exciting, hydrostatic, radiation forces and by several damping forces (PTO, brake, and viscous). By applying numerical schemes, such as the semi-analytical and Newmark ${\beta}$ methods, the time series of the heave motion and velocity, and the corresponding extracted power may be obtained. The numerical prediction with the latching control is in accordance with the experimental results from the systematic 1:10-model test in a wave tank at Seoul National University. It was found that the extraction of wave energy may be improved by applying latching control to the WEC, which particularly affects waves longer than the resonant period.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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